Question

某化學(xué)實驗小組實驗結(jié)束時，將含有CuSO₄、ZnSO₄、FeSO₄的廢液倒在廢液缸里，為回收有關(guān)金屬和鹽，同學(xué)們設(shè)計了如下實驗方案：

試回答：
（1）操作1是

過濾

，固體A的成分

Cu、Zn、Fe

，固體C是

鐵粉

，濾液1和濾液2中溶質(zhì)相同，該溶質(zhì)是

ZnSO₄

．
（2）加入物質(zhì)a必須過量的原因是

將廢液中的Cu²⁺和Fe²⁺全部置換出來

．
（3）要檢驗加入的稀硫酸是否足量的方法是

取步驟④的濾渣于試管中，加入少量稀硫酸，若有氣泡產(chǎn)生，則酸不足量（或若無氣泡產(chǎn)生，則酸已足量）

．
（4）若實驗過程中的物質(zhì)損失可以忽略，最終所得硫酸鋅的質(zhì)量

＞

（填“＞”、“＜”或“=”）原廢液中硫酸鋅的質(zhì)量．要計算該廢液中硫酸銅質(zhì)量，必須要稱量

固體D（或銅）

 的質(zhì)量．

Answer 1

分析：（1）由實驗過程圖可判斷，操作1完成后原混合物分成了固體和濾液兩部分；利用這一特點可判斷操作1為過濾操作；根據(jù)銅、鋅、鐵三種金屬的活動性判斷向混合溶液中加入過量鋅粉后所得固體的組成；鋅、鐵、銅三種金屬單質(zhì)中，只有鐵能被磁鐵所吸起，因此使用磁鐵吸引后，三種上金屬分為兩組，一組為鐵粉另一組為銅粉和鋅粉的混合物；根據(jù)后面的實驗可判斷固體C為鐵粉；過量鋅粉與CuSO₄、ZnSO₄、FeSO₄混合溶液反應(yīng)后所得溶液為ZnSO₄溶液，銅粉與鋅粉的混合物與足量稀硫酸反應(yīng)后，所得溶液為ZnSO₄溶液；
（2）根據(jù)加入過量的鋅會把溶液中的鐵與銅置換的更徹底一些進行解答；
（3）根據(jù)步驟④中的酸是否足量主要看固體D中是否含有未反應(yīng)的鋅進行解答；
（4）根據(jù)得到的硫酸鋅的質(zhì)量應(yīng)該比廢液中的硫酸鋅質(zhì)量大，因為反應(yīng)過程中由于鋅的加入而使其質(zhì)量變大了，要計算硫酸銅的質(zhì)量可通過最后得到的銅的質(zhì)量完成進行解答．

解答：解：（1）操作1把混合物分離成固體和濾液，所以，操作1為過濾操作；根據(jù)金屬活動性鋅＞鐵＞銅，向含有CuSO₄、ZnSO₄、FeSO₄的廢液加入過量的鋅粉，鐵、銅被置換出來，因此過濾后所得固體A中含有鐵、銅和未反應(yīng)的鋅；利用磁鐵可以吸引鐵的特點，可判斷固體B、C為鐵粉或銅粉與鋅粉的混合物之一；由于固體B能與足量稀硫酸反應(yīng)后可得到銅粉，可確定固體B為銅粉與鋅粉的混合物，而固體C為鐵粉；根據(jù)金屬的活動性鋅＞鐵＞氫＞銅，向CuSO₄、ZnSO₄、FeSO₄混合溶液中加入過量鋅粉后過濾，所得濾液為ZnSO₄溶液；把銅粉與鋅粉的混合物放入足量稀硫酸中充分反應(yīng)后過濾，所得濾液為ZnSO₄溶液；
故答案為：過濾；Cu、Zn、Fe；鐵粉；ZnSO₄；
（2）因為只有加入過量的鋅才會把溶液中的鐵與銅置換的更徹底一些在此過程中發(fā)生了鋅與硫酸銅和鐵與硫酸銅的反應(yīng)；
故答案為：將廢液中的Cu²⁺和Fe²⁺全部置換出來；
（3）步驟④中的酸是否足量主要看固體D中是否含有未反應(yīng)的鋅，有則酸不足量，沒有則酸足量；
故答案為：取步驟④的濾渣于試管中，加入少量稀硫酸，若有氣泡產(chǎn)生，則酸不足量（或若無氣泡產(chǎn)生，則酸已足量）；
（4）因為反應(yīng)過程中由于鋅的加入而使其得到的硫酸鋅質(zhì)量變大了，由過程知銅的來源只有硫酸銅，則求硫酸銅的質(zhì)量可利用得到銅的質(zhì)量．
故答案為：＞；固體D（或銅）．

點評：此題是對物質(zhì)分離知識的考查，解題時只要抓住反應(yīng)過程中金屬與鹽溶液的反應(yīng)實質(zhì)，并結(jié)合相關(guān)的實驗過程就能順利解題．